“Алмазный дождь” на ледяных планетах представляет нам интригующую головоломку, которую необходимо разгадать", - сказал ученый SLAC Мунго Фрост, руководивший исследованием. “Он обеспечивает внутренний источник нагрева и переносит углерод глубже вглубь планеты, что может оказать значительное влияние на их свойства и состав. Это может вызвать движения внутри проводящих льдов, обнаруженных на этих планетах, влияя на генерацию их магнитных полей.”
Внутренности Урана и Нептуна совершенно чужды нам здесь, на Земле. Планетологи называют их “ледяными гигантами”, потому что их основными компонентами являются в основном вода и углеводороды — в основном аммиак и метан. Обычно считается, что это ледяные летучие соединения. Мы видим только внешние облака и верхние слои атмосферы — и каждая планета имеет немного другой оттенок синего. Но, как только вы попадаете внутрь этих миров, давление всего этого материала сжимает нижние слои. Температура внутри может достигать нескольких тысяч Кельвинов.
Высокое давление и температура вызывают некоторые странные эффекты. Например, вода существует в странном состоянии “сверхкритической жидкости”. Это благодаря тому, что она сжимается. Те же самые высокие температуры и давления, а также присутствие кислорода в сочетании приводят к сжатию углеводородов в алмазы.
Фрост и его коллеги хотели смоделировать экстремальные условия, которые, как считалось, существуют в ледяных гигантах, в эксперименте SLAC. Итак, они поместили полистирольную пленку (заменитель углеводородов) в камеру, называемую “ячейкой алмазной наковальни”. Два алмаза внутри действовали как наковальни. Они удерживали пленку во время бомбардировки высокоэнергетическими рентгеновскими лучами. Затем они нагрели пленку до 2200 градусов Цельсия, что имитировало окружающую среду внутри двух планет. В результате из пленки образовались алмазы.
Затем они продвинули эксперимент еще на шаг и увеличили время бомбардировки. Это позволило им выяснить глубины внутри планет, где образуются эти алмазы. Нагрев пленки в течение более длительного периода времени показал ученым, что алмазы могут создаваться при более низких давлениях и температурах. Внутри Урана и Нептуна алмазы формируются и “выпадают дождем” на очень малых глубинах планеты.
Неожиданный эффект на магнитное поле:
Если алмазы действительно образуются внутри планет-ледяных гигантов на меньших глубинах, то они, вероятно, оказывают интересный побочный эффект на магнитное поле планеты, что уже несколько странно. На Земле внешнее ядро генерирует наше магнитное поле. Однако структура ядра ледяных гигантов не такая, как у нас. Вместо этого тонкий слой проводящего материала, вероятно, генерирует их магнитные поля. В результате получается асимметричное магнитное поле, которое не распространяется от полюсов, как у Земли. Магнитные поля на обоих полюсах наклонены и в десятки раз сильнее земных.
После того, как алмазы образуются внутри планеты, они “выпадают дождем”. При этом они влияют на создание планетарных магнитных полей. Алмазы дрейфуют вниз, увлекая за собой газ и лед во внутренние слои. Поскольку алмазы образуются над слоем проводящего льда, они в конечном итоге “перемешивают” этот слой. Эта активность создает токи в слое, создавая “динамо”, которое помогает управлять созданием магнитного поля.
Хотя нет возможности погрузиться в Уран и Нептун, чтобы увидеть, как происходят эти действия, эксперименты по-прежнему являются новаторскими. Они дают столь необходимое представление о том, каковы условия внутри этих миров. И они могли бы помочь нам понять похожие миры вокруг других звезд. Теперь следующий шаг исследователей - создание более глубоких экспериментов и моделей этих миров. Эта работа должна пролить новый свет на то, как именно образуется алмазный дождь и влияет на свойства этих других отдаленных миров.
Источник: Ученые из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики США
Информация о космосе также есть в сообществе в ВК https://vk.com/fotoastronomiya
Дополнительные материалы
